“Bahan Ajar Materi Sistem Periodik Unsur”

Standar

B. Sistem Periodik

            Dalam rangka memperoleh kemudahan dalam mempelajari sifat-sifat unsur kimia penyusun alam semesta, para ahli berusaha untuk membuat pengelompokan berdasarkan kriteria-kriteria tertentu. Hal ini perlu, karena dari waktu ke waktu, semakin banyak unsur-unsur baru diketemukan orang, sehingga tanpa metode yang baik, niscaya akan sangat sukar mempelajari sifat-sifat unsur. Produk akhir dari upaya para ahli dalam rangka pengelompokan unsur adalah sebuah tabel yang sekarang dikenal dengan nama tabel sistem periodik unsur. Tetapi, sebelum dihasilkan tabel seperti yang di atas, berbagai upaya pengelompokan unsur telah dilakukan orang.

 

1. Perkembangan Sistem Periodik

 

a. Hukum Triade

            Sebenarnya, upaya pengelompokan ini sudah ada sejak akhir abad 18. Pada mulanya unsur hanya dikelompokkan atas dua jenis, yaitu logam dan nonlogam, tetapi pengelompokan seperti dianggap masih sangat tidak memuaskan. Selanjutnya Johan Wolfgang Dobereiner (1829), melakukan upaya pengelompokan dan menghasilkan sebuah keteraturan yang disebut hukum triade. Menurutnya, jika unsur-unsur memiliki kemiripan sifat diurutkan mulai dari yang massanya paling kecil sampai yang massanya paling besar, maka setiap triade ( kelompok yang terdiri atas 3 unsur berturutan) memiliki keteraturan, yaitu unsur yang letaknya di tengah mempunyai massa sekitar setengah dari jumlah massa unsur yang mengapitnya. 

 

 
   

Beberapa contoh kelompok triade adalah:

            * Li  ;  Na  ;  K

            * Cl ;  Br  ;  I

Tetapi kemudian, pengelompokan oleh Dobereiner ini mempunyai banyak kelemahan, ketika semakin banyak unsur yang dikenal orang. Banyak sekali unsur-unsur yang berdasarkan kesamaan sifatnya dapat dikelompokkan menjadi satu kelompok triade, tetapi ternyata kurang sesuai dengan hukum triade. Contoh untuk kelemahan ini adalah He, Ne dan Ar. Ketiga unsur ini mempunyai kesamaan sifat dan dapat dipandang sebagai satu kelompok triade, tetapi fakta menunnjukkan bahwa:

            Ar He = 4

            Ar Ne = 20

            Ar Ar = 40

Menurut hukum triade, seharusnya Ar Ne = 22, padahal faktanya hanya 20, sehingga kesalahan hukum triade cukup besar yaitu sekitar 10 %. Bagaimana cara menghitung angka kesalahan ? Angka kesasalahan dihitung sebagai berikut:

 

 
   

 

Untuk kasus di atas:

            Ar triade untuk Ne      =

                                                =  

                                                = 22

            Ar faktual Ne = 20

Jadi :

            Angka Kesalahan triade untuk Ne      =

                                                                        = 22 %

b. Hukum Oktaf

Pada tahun 1864, ilmuwan Inggris bernama A.R Newlands mengemukakan bahwa apabila unsur-unsur diurutkan berdasarkan kenaikan massa atomnya maka unsur yang berbeda letak satu oktaf mempunyai sifat-sifat yang sangat mirip. Untuk selanjutnya hukum Newlands ini disebut hukum oktaf.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabel Oktaf

1 H

2 Li

3 Be

4 B

5 C

6 N

7 O

8 F

9Na

10Mg

11Al

12Si

13P

14S

15Cl

16K

17Cs

18Cr

19Ti

20Mn

21Fe

22Co Ni

23Cu

24Zn

25Y

26In

27As

28Se

29Br

30Rb

31Sr

32Ce La

33Zr

34Di Mo

35Ro Ru

36Pd

37Ag

38Cd

39Sn

40U

41Sb

42Te

43I

44Cs

45Ba V

46Ta

47W

48Nb

49Au

50Pt Ir

51Os

52Hg

53Tl

54Pb

55Bi

56Th

 

Dari tabel itu tampak bahwa unsur pertama mempunyai kemiripan dengan unsur ke 8, unsur ke dua dengan ke 9 dan seterusnya. Tetapi ternyata hukum Newland hanya sesuai untuk unsur-unsur ringan. Untuk unsur yang berat, hukum ini tidak sesuai. Sampai dengan kotak nomor 16, hukum oktaf masih sesuai tetapi lewat itu sudah tidak lagi mengikuti hukum oktaf. Sifat unsur Cs (no 17) sama sekali lain dengan unsur satu oktaf sebelumnya yaitu Mg dan lebih tidak sesuai lagi dengan yang satu oktaf sesudahnya yaitu Zn. Penyimpangan ini semakin parah untuk unsur-unsur yang lebih berat.

 

c. Susunan Periodik Mendeleyev

            Pada tahun 1869, dua orang ilmuwan yaitu ilmuwan Jerman bernama Julius Lothar Meyer dan ilmuwan Rusia bernama Dmitri Ivanovich Mendeleyev secara terpisah tetapi dalam waktu yang hampir bersamaan mengumumkan sebuah susunan periodik unsur. Tetapi karena Mendeleyev mengumumkan beberapa saat lebih awal dari pada Lothar Meyer, maka untuk urusan susunan periodik, nama Mendeleyev lebih terkenal dari pada Lothar Meyer.

            Mendeleyev mengurutkan 65 macam unsur yang sudah dikenal saat itu, dan mengurutkannya mulai dari yang massanya paling kecil. Selanjutnya ia membuat tabel yang terdiri atas kolom-kolom vertikal dan baris-baris horisontal. Kolom vertikal disebut golongan sedang kolom horisontal disebut periode. Selanjutnya unsur-unsur yang mempunyai persamaan sifat diletakkan pada periode yang sama.

            Kehebatan dari susunan Mendeleyev adalah adanya tempat-tempat yang masih dikosongkan yang dipergunakan untuk unsur yang saat itu belum diketemukan tetapi ia sudah meramalkan sifat-sifat unsur yang nantinya harus menempati tempat yang masih kosong itu. Sebagai contoh Mendeleyev meletakkan Ti ( Ar – 48) di golongan IV dan membiarkan golongan III periode yang sama kosong. Hal ini dilakukan karena sifat Ti lebih mirip dengan C dan Si dari pada dengan B dan Al. Tempat yang kosong itu oleh Mendeleyev diisi dengan unsur rekaan yang ia beri nama ekasilikon. Ternyata kemudian tempat eksilikon ini sesuai dengan unsur germanium (Ge) yang diketemukan kemudian.

Mendeleyev juga mengemukakan hukum yang disebut hukum periodisitas yang menyatakan bahwa:

 

Sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari massanya

 

Tetapi kenyataannya, ada unsur-unsur yang letaknya tidak sesuai dengan azas kenaikan massa. Berdasarkan urutan massa seharusnya unsur Te sesudah I, unsur Ar sesudah K dan unsur Co sesudah Ni. Tetapi atas dasar pertimbangan sifat-sifatnya, Mendeleyev melanggar azasnya sendiri (ini dianggap sebagai kelemahannya), dengan meletakkan Ar sebelum K, Co sebelun Ni dan Te sebelum I. Secara menyeluruh kelebihan dan kelemahan susunan Mendeleyev adalah:

Dengan daftar sistem periodik unsur Mendeleyev ini dapat diketahui:

1) Perubahan sifat yang teratur dari unsur-unsur dalam satu golongan ke golongan lain.

2) Hubungan antara valensi tertinggi unsur dengan nomor golongannya.

3) Ramalan sifat-sifat unsur yang belum diketahui pada saat itu.

4) Susunan Mendeleyev ini dibuat pada saat gas mulia belum diketemukan tetapi susunannya tidak banyak berubah ketika unsur-unsur gas mulia telah diketemukan.

 

Susunan Mendeleyev ini mempunyai keterbatasan-keterbatasan di antaranya:

1) Panjang periodenya tidak sama.

2) Terjadi keanehan urutan (anomali) unsur ditinjau dari kenaikan massa atom relatif itu sendiri seperti penempatan Ar dan K, Te dan I serta Co dan Ni

3) Triade besi (Fe, Co, Ni) dan triade yang lain dimasukkan ke dalam golongan VIII, padahal tidak mempunyai valensi tertinggi 8.

4) Selisih massa atom relatif antara dua unsur yang berturut-turut tidak teratur sehingga sukar untuk meramalkan sifat unsur yang belum diketahui.

5) Perubahan sifat dari golongan unsur yang elektronegatif melalui sifat lamban dari gas mulia ke sifat elektropositif dari golongan alkali belum dapat dijelaskan dengan naiknya massa atom relatif.

6) Kejanggalan-kejanggalan sifat (anomali) pada unsur-unsur satu golongan tidak dapat dijelaskan dengan menggunakan azas massa atom relatifnya.

7) Kesulitan meletakkan isotop-isotop beberapa unsur-unsur yang mempunyai massa atom relatif yang sama (isobar).

 

d. Susunan Periodik Modern

            Pada tahun 1914, Henry Moseley mengusulkan agar susunan Mendeleyev dipertahankan tetapi prinsip penyusunannya saja yang diganti. Jika tetap menggunakan prinsip kenaikan massa atom, maka tampak ada kontroversi yang dapat melemahkan hasil kerja Mendeleyev. Untuk itu, prinsip penyusunan hendaknya diganti dengan menggunakan kenaikan nomor atom atau jumlah proton. Kalau prinsip penyusunannya menggunakan kenaikan nomor atom, tidak ada keberatan untuk meletakkan Ar sebelum K karena nomor atom Ar = 18 sedang nomor atom K = 19. Hal yang sama juga terjadi pada Co dan Ni serta Te dan I. Dengan penggantian prinsip penyusunan yaitu dari kenaikan massa menjadi kenaikan nomor atom maka hukum periodisitas juga harus dikoreksi menjadi:

 

Sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari nomor atomnya

 

            Selain azas penyusunannya diganti, format susunan golongan pada tabel Mendeleyev juga diubah, yaitu dengan cara, memisahkan golongan A dari golongan B sehingga tabelnya tampak memanjang. Susunan Mendeleyev yang dimodifikasi inilah yang sekarang disebut sistem periodik modern dan juga disebut sistem periodik model panjang.

 

1) Golongan

Susunan berkala modern terdiri atas 18 golongan. Urutan nomor golongannya adalah 1A, 2A, 3B , 4B, 5B, 6B, 7B, 8B yang terdiri atas 3 sub golongan, 1B, 2B dilanjutkan 3A sampai dengan 8A. Unsur-unsur golongan A disebut unsur golongan utama sedang golongan B disebut unsur transisi. Unsur dengan nomor 58 sampai dengan 71 seharusnya berada dalam satu kotak dengan unsur nomor 57 yaitu La dan karenanya unsur dengan nomor 57 sampai dengan 71 disebut golongan Lantanida. Dengan alasan yang sama, unsur dengan nomor 90 sampai dengan 103 disebut golongan Actinida. Golongan Actinida dan golongan Lantanida juga disebut golongan transisi dalam. Selain itu, golongan-golongan tertentu mempunyai nama khusus misalnya:

Golongan 1A disebut golongan alkali

Golongan 2A disebut golongan alkali tanah

Golongan 6A disebut golongan khalkogen

Golongan 7A disebut golongan halogen

Golongan 8A disebut golongan gas mulia

Golongan-golongan yang lain diberi nama sesuai dengan nama unsurnya yang paling, misal:

            Golongan 3A disebut golongan boron

            Golongan 4A disebut golongan karbon, begitu seterusnya.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        VIIIB

 

IIA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

IA

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

IIIB

IVB

VB

VIB  VIIB

He

3

4

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

5

6

7

8

9

10

Li

Be

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

C

N

O

F

Ne

11

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

14

15

16

17

18

Na

Mg

IIIB

IVB

VB

VIB

VIIB      VIIIB

IB

IIB

Al

Si

P

S

Cl

Ar

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

55

56

57

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

Cs

Ba

La*

Hf

Th

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

87

88

89

104

104

106

107

108

109

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fr

Ra

Ac*

Unq

Unp

Unh

Uns

Uno

Une

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

 

 

 

 

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

 

 

 

 

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

 

 

 

 

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lw

 

Tabel Periodik Modern

 

a) Jenis Unsur pada Golongan Utama.

            Jika tabel periodik hanya ditampilkan golongan utamanya saja, maka diperoleh tabel sebagai berikut:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabel Unsur Golongan Utama

IA

 

 

 

 

 

        VIIIB

1

IIA

 

 

 

 

 

2

H

IIIB

IVB

VB

VIB  VIIB

He

3

4

5

6

7

8

9

10

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

11

12

13

14

15

16

17

18

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

19

20

31

32

33

34

35

36

K

Ca

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

37

38

49

50

51

52

53

54

Rb

Sr

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

55

56

81

82

83

84

85

86

Cs

Ba

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

87

88

 

 

 

 

 

 

Fr

Ra

 

 

 

 

 

 

 

Ada tiga macam warna pada tabel golongan utama. Ini menunjukkan bahwa ada tiga macam unsur golongan utama. Tiga jenis unsur itu adalah logam, semi logam dan non logam.

            Logam berada pada kotak kuning, semi logam pada kotak biru dan non logam berada pada kotak abu-abu. Dari tampilan tersebut dapat kita ketahui bahwa unsur logam terletak di bagian kiri sedang non logam terletak di bagian kanan. Perpindahan dari logam ke non logam dibatasi oleh garis tangga tebal yang disebut diagonal semi logam.

            Perhatikan unsur golongan 8A. Golongan 8A terdiri atas helium, neon, argon, kripton dan radon disebut gas mulia. Disebut demikian karena unsur-unsur ini bersifat sangat stabil, artinya dapat berdiri sendiri tanpa harus berikatan dengan unsur lain. Selain sifatnya yang stabil, gas mulia dalam sistem periodik merupakan pembatas antara unsur non logam dengan logam. Marilah kita perhatikan gas mulia kedua yaitu Ne dengan nomor atom 10. Sebelum Ne ada unsur F yang bersifat sangat non logam dan sesudahnya ada unsur Na dengan nomor atom 11 yang sangat logam. Selanjutnya unsur gas mulia ketiga yaitu Argon dengan nomor atom 18. Sebelum Ar adalah Cl dengan nomor 17, bersifat sangat non logam dan sesudah Ar ada K dengan nomor atom 19 yang bersifat sangat logam. Dengan demikian, kita dapat membuat batas untuk logam dan non logam bagi unsur golongan utama.

 

 
   

 

Jadi hanya dengan memperhatikan nomor atomnya, dengan mudah kita dapat menentukan jenis unsur golongan utama. Untuk itu kita harus selalu ingat nomor atom gas mulia yaitu 2 ; 10; 18; 36; 54; dan 86. Sebagai contoh, marilah kita tentukan jenis unsur dengan nomor atom 20.

            Gas mulia yang terdekat dengan unsur tersebut adalah gas mulia nomor 18. Dibandingkan dengan nomor 18, maka nomor 20 adalah lebih besar, jadi unsur dengan nomor 20 adalah logam.

 

b) Jenis unsur Golongan Transisi

            Semua unsur pada golongan transisi dan transisi dalam adalah unsur logam.

 

Dengan demikian dari uraian mengenai jenis unsur tersebut maka dapat disimpulkan bahwa unsur-unsur penyusun semesta terdiri atas:

* non logam sebanyak 17 unsur

* semi logam sebanyak 10 unsur

* sisanya adalah logam. Dari semua jenis logam yang ada, yang merupakan logam golongan Utama ada 17 macam unsur, sedang sisanya adalah logam transisi dan 28 macam unsur transisi dalam.

 

2) Periode

            Sistem periodik modern terdiri atas 7 baris horisontal yang disebut periode. Tujuh periode itu masing-masing adalah:

* Periode 1 terdiri atas 2 unsur yaitu unsur dengan nomor atom 1 dan 2.

* Periode 2 terdiri atas 8 unsur yaitu nomor 3 sampai dengan 10.

* Periode 3 terdiri atas 8 unsur yaitu nomor 11 sampai dengan 18.

* Periode 4 terdiri atas 18 unsur yaitu nomor 19 sampai dengan 36

* Periode 5 terdiri atas 18 unsur yaitu nomor 37 sampai dengan 54.

* Periode 6 terdiri atas 32 unsur yaitu nomor 55 sampai dengan 86

* Periode 7 belum lengkap, yaitu nomor 87 ke atas

Periode pertama, kedua dan ketiga disebut periode pendek. Periode keempat dan kelima disebut periode panjang. Periode keenam disebut periode sangat panjang dan periode ke tujuh disebut periode belum lengkap.

            Selain periode pertama yang hanya berisi unsur non logam, periode-periode yang lain berisi unsur-unsur logam, semi logam maupun non logam.

 

 

2. Hubungan Antara Nomor atom, Nomor Periode dan Golongan

            Berkaitan dengan struktur atom, informasi terpenting yang dapat dilihat dari setiap unsur dalam sistem periodik adalah nomor atom, nomor periode dan nomor golongan unsur tersebut. Jika nomor atom diketahui maka nomor periode dan nomor golongan dapat diketahui, demikian pula sebaliknya.

Contoh:

1. Tentukan nomor atom dari suatu unsur yang terletak pada:

a) golongan 3A periode 2

b) golongan 5A periode 3

c) golongan 4B periode 4

 

Jawab:

a) Periode dua terdiri atas 8 unsur dimulai dari atom nomor 3 untuk golongan 1A. Karena yang ditanyakan unsur golongan 3A berarti terletak 2 kotak setelah nomor atom 3. Jadi nomor atom unsur yang ditanyakan adalah 5.

b) Periode 3 terdiri atas 8 unsur dimulai dari atom nomor 11 untuk golongan 1A. Karena yang ditanyakan unsur golongan 5A berarti terletak 4 kotak setelah nomor atom 11. Jadi nomor atom unsur yang ditanyakan adalah 15.

a) Periode 4 terdiri atas 18 unsur dimulai dari atom nomor 19 untuk golongan 1A. Yang ditanyakan unsur golongan 4B. Dalam periode 4, golongan 4B merupakan kolom ke 4, berarti terletak 3 kotak setelah nomor atom 13. Jadi nomor atom unsur yang ditanyakan adalah 22.

 

2. Tentukan letak unsur dalam tabel periodik, jika nomor atom unsur itu adalah:

a) 12

b) 17

Jawab:

a) nomor atom 12 tidak mungkin di periode 1 karena akhir periode 1 adalah atom nomor 2, juga tidak mungkin pada periode 2, karena periode 2 berakhir pada nomor 10. Nomor atom 12 pasti pada periode 3. Periode 3 dimulai dari nomor 11 untuk golongan 1A. Atom yang ditanyakan bernomor 12, jadi satu kotak setelah nomor 11. Karena nomor 11 berada pada golongan 1A, maka yang ditanyakan berada pada golongan 2A.

     Jadi nomor atom 12 berada pada golongan 2A periode 3

b) nomor atom 17 berada pada periode 3. Periode 3 dimulai dari nomor 11 untuk golongan 1A dan berakhir pada nomor 18 untuk golongan 8A. Atom yang ditanyakan bernomor 17, jadi satu kotak sebelum nomor 18. Karena nomor 18 berada pada golongan 8A, maka yang ditanyakan berada pada golongan 7A.

     Jadi nomor atom 17 berada pada golongan 7A periode 3

 

3. Hubungan antara Letak Unsur dalam Sistem Periodik dengan Konfigurasi Elektron

            Yang dimaksud dengan konfigurasi elektron adalah pendistribusian elektron yang dimiliki oleh suatu atom pada masing-masing kulit lintasnya. Untuk membuat distribusi elektron, kita harus mengetahui jumlah elektron yang dimiliki oleh suatu atom. Jumlah elektron dapat diketahui dari nomor atom. Karena nomor atom berhubungan dengan letak atom dalam sistem periodik, maka dengan mengetahui letak atom dalam sistem periodik kita dapat menentukan konfigurasi elektronnya.

            Untuk kebutuhan penentuan konfigurasi elektron ini, ada beberapa hal yang perlu dikuasai, yaitu:

1. Nomor periode berhubungan dengan banyaknya kulit lintas yang dimiliki oleh suatu atom. Misal unsur yang terletak pada nomor periode 3 mempunyai 3 kulit lintas, yaitu kulit K, L dan M

2. Nomor golongan berhubungan dengan elektronvalensi yaitu banyaknya elektron yang berada pada kulit lintas paling luar. Hubungan antara nomor golongan dengan banyaknya elektron paling luar adalah sebagai berikut:

a) Untuk golongan Utama atau Golongan A, berlaku aturan:

Nomor golongan = banyaknya elektron terluar.

b) Untuk Golongan Transisi atau Golongan B

Elektron terluar selalu = 2, kecuali golongan 4B dan 1B yang elektron paling luarnya 1.

3. Urutan pendistribusian elektron adalah sebagai berikut:

a) Isilah kulit terluar sesuai dengan ketentuan jumlah elektron terluar.

b) jika ada dua kulit lintas, isilah kulit pertama dengan 2 elektron.

c) jika ada tiga kulit, isilah kulit pertama dengan 2 elektron, sisanya pada kulit kedua..

b) jika ada n kulit dengan n > 3, maka kulit pertama sampai kulit ke (n-3) dapat diisi penuh. Jika kulit terluar serta kulit pertama sampai kulit ke (n-3) telah terisi, tetapi masih ada beberapa kulit dalam yang belum terisi, isilah kulit dalam itu dengan jumlah maksimum yang dibutuhkan oleh kulit itu. Tetapi, jika sisa elektronnya tidak mencukupi untuk mengisi jumlah maksimum kulit tersebut, maka isilah kulit tersebut dengan jumlah maksimum kulit sebelumnya. Jika tinggal satu kulit yang belum terisi (yaitu kulit pertama sebelum terluar), maka semua elektron yang tersisa diisikan pada kulit itu.

 

Contoh:

Kita akan membuat konfigurasi elektron untuk unsur-unsur golongan alkali tanah yang terdiri atas 4Be; 12Mg ; 20Ca ; 38Sr, 56Ba ; 88Ra.

Kita tahu bahwa golongan alkali tanah adalah golongan 2A, jadi elektron terluarnya adalah 2. Nomor periode dari Be sampai Ra adalah 2, 3, 4, 5, 6 dan 7. Jumlah elektron masing-masing atom adalah sesuai dengan nomor atomnya, jadi untuk:

* Atom Be, jumlah elektron seluruhnya 4, banyaknya kulit 2, kulit terluar harus diisi 2 elektron, jadi sisanya 2 elektron diisikan pada kulit pertama, sehingga konfigurasi elektron untuk Be adalah:

4Be = 2 ; 2

           

* Atom Mg, jumlah elektron seluruhnya 12, banyaknya kulit 3, kulit terluar harus diisi 2 elektron, kulit pertama diisi penuh 2 elektron, jadi sisanya 8 elektron diisikan pada kulit kedua, sehingga konfigurasi elektron untuk Mg adalah:

12Mg = 2 ; 8 ; 2

* Atom Ca, jumlah elektron seluruhnya 20, banyaknya kulit 4, kulit terluar harus diisi 2 elektron, kulit pertama diisi penuh 2 elektron, kulit kedua diisi penuh 8 elektron, jadi sisanya 8 elektron diisikan pada kulit ketiga, sehingga konfigurasi elektron untuk Ca adalah:

20Ca = 2 ; 8 ; 8 ; 2

* Atom Sr, jumlah elektron seluruhnya 38, banyaknya kulit 5, kulit terluar harus diisi 2 elektron, kulit pertama diisi penuh 2 elektron, kulit kedua diisi penuh 8 elektron. Masih ada dua kulit yang belum terisi yaitu kulit 3 dan 4. Untuk mengisi kulit 3, kita lihat sisa elektron. Sisa elektronya adalah = 38 – 2 – 2 – 8 = 26. Sisa ini masih dapat digunakan untuk mengisi maksimum kulit ketiga yaitu 18. Jadi kulit ketiga diisi 18 elektron. Sekarang tinggal kulit keempat yang belum terisi. Jika tinggal satu kulit yang belum terisi, maka sisanya yaitu 8 elektron yang kita isikan sehingga konfigurasi elektron untuk Sr adalah:

38Sr = 2 ; 8 ; 18;  8 ; 2

* Atom Ba, jumlah elektron seluruhnya 56, banyaknya kulit 6, kulit terluar harus diisi 2 elektron, kulit pertama diisi penuh 2 elektron, kulit kedua diisi penuh 8 elektron. Masih ada 3 kulit yang belum terisi yaitu kulit 3, 4 dan 5. Untuk mengisi kulit 3, kita lihat sisa elektron. Sisa elektronya adalah = 56 – 2 – 2 – 8 = 44. Sisa ini masih dapat digunakan untuk mengisi maksimum kulit ketiga yaitu 18. Jadi kulit ketiga diisi 18 elektron. Selanjutnya kita isi kulit ke empat. Sekarang sisa elektron tinggal 26. Sisa ini tidak dapat memenuhi jumlah elektron maksimum kulit ke 4, jadi kulit ke 4 diisi dengan jumlah maksimum kulit sebelumnya yaitu kulit ke 3 yaitu 18 elektron. Sekarang tinggal kulit kelima yang belum terisi. Jika tinggal satu kulit yang belum terisi, maka sisanya yaitu 8 elektron yang kita isikan sehingga konfigurasi elektron untuk Ba adalah:

56Ba = 2 ; 8 ; 18; 18;  8 ; 2

* Atom Ra, jumlah elektron seluruhnya 88, banyaknya kulit 7, kulit terluar harus diisi 2 elektron. Kulit kedua, ketiga, dan keempat bisa diisi penuh berturut-turut 8, 18, dan 32 elektron.. Masih ada 2 kulit yang belum terisi yaitu kulit 5 dan 6. Untuk mengisi kulit 5, kita lihat sisa elektron. Sisa elektronya adalah = 88 – 2 – 2 – 8 – 18 – 32 = 26. Sisa ini tidak mencukupi untuk mengisi jumlah maksimum kulit ke 5. Oleh karena itu kulit ke 5 diisi dengan jumlah maksimum sebelumnya yaitu maksimum kulit ke 3 sebanyak 18 elektron (kita tidak dapat mengisikan sejumlah maksimum kulit ke empat karena sisanya tinggal 26 elektron sedang maksimum kulit ke empat adalah 32 elektron).  Jadi kulit kelima diisi 18 elektron. Sekarang tinggal kulit keenam yang belum terisi. Karena tinggal satu kulit yang belum terisi, maka sisanya yaitu 8 elektron kita isikan sehingga konfigurasi elektron untuk Ba adalah:

88Ra = 2 ; 8 ; 18; 18;  8 ; 2

 

 

 

 

Dari uraian di atas, kita dapat membuat tabel konfigurasi elektron golongan alkali tanah yaitu:

 

 

`K

L

M

N

O

P

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

4Be

2

2

 

 

 

 

 

12Mg

2

8

2

 

 

 

 

20Ca

2

8

8

2

 

 

 

­38Sr

2

8

18

8

2

 

 

56Ba

2

8

18

18

8

2

 

88Ra

2

8

18

32

18

8

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Sifat-sifat Unsur

Ada beberapa sifat penting dari setiap unsur, yang merupakan sifat dasar dari setiap unsur. Sifat-sifat itu meliputi jari-jari atom, kelogaman atau keelektropositifan, keelektronegatifan, afinitas elektron dan potensial ionisasi atau energi ionisasi. Uraian mengenai sifat-sifat tersebut adalah sebagai berikut:

 

a. Jari-jari atom

            Jari-jari adalah jarak dari inti sampai dengan kulit lintas paling luar. Di antara semua sifat periodik, jari-jari merupakan sifat yang paling penting, karena jari-jari atomlah yang dipandang sebagai konsep rujukan dalam menganalisis sifat-sifat unsur. Kelogaman, afinitas elektron, potensial ionisasi dan sifat-sifat yang lain sangat ditentukan oleh jari-jari atom. Sifat apapun yang dianalisis, selalu akan menggunakan jari-jari sebagai rujukan, oleh karena itu, jari-jari merupakan sifat periodik yang dibahas paling awal.

 

b. Kelogaman

            Ada perbedaan antara pengertian logam dalam kehidupan sehari-hari dengan logam dalam kajian kimia. Dalam bahasa keseharian, logam adalah benda yang keras, dapat dicanai, bersifat konduktor baik terhadap panas maupun listrik, titik lebur maupun titik didihnya tinggi. Tetapi dalam kajian kita, logam adalah unsur yang atom-atomnya mudah melepas elektron. Karena atom yang melepas elektron akan membentuk ion positif, maka suatu unsur adalah logam jika dapat membentuk ion positif.

            Sehubungan dengan itu, maka yang disebut sifat kelogaman adalah kemampuan suatu atom dari suatu unsur untuk melepas elektron atau kemampuan suatu atom untuk membentuk ion positif. Sifat kelogaman juga boleh disebut keelektropositifan.  Makin mudah atom suatu unsur melepas elektron, makin kuat sifat kelogaman atau kelektropositifannya. Bagaimana hubungan antara sifat kelogaman ini dengan jari-jari atom ?. Karena sifat kelogaman adalah kemampuan melepas elektron, maka atom yang jari-jarinya besar akan mudah melepas elektron. Telah kita ketahui bahwa atom yang mudah melepas elektron berarti sifat kelogamannya kuat dengan demikian berlaku hubungan:

 

Makin panjang jari-jari atom, makin besar sifat kelogamannya.

 

 

c. Keelektronegatifan

Keelektronegatifan merupakan ukuran relatif dari kemampuan suatu atom untuk menarik elektron, manakala atom itu membentuk ikatan dengan atom lain. Sebenarnya yang mempunyai kemampuan menarik elektron adalah proton yang ada dalam inti atom. Tarikan inti terhadap elektron sangat ditentukan pula oleh jari-jari atom. Kemampuan inti dalam menarik elektron tentu sangat besar jika jari-jari atomnya sangat kecil atau sebaliknya dapat dinyatakan bahwa:

 

            Makin panjang jari-jari atom makin kecil keelektronegatifannya

 

d. Afinitas Elektron

            Sebenarnya afinitas elektron adalah keelektronegatifan juga. Bedanya adalah, bahwa afinitas elektron diperhitungkan dari banyaknya energi yang dibebaskan ketika suatu atom menangkap elektron. Jadi Afinitas elektron merupakan ukuran absolut terhadap kemampuan mengikat elektron sedang keelektronegatifan merupakan ukuran relatif. Karena pada hakekatnya, afinitas elektron adalah keelektronegatifan juga, maka harga afinitas elektronpun linear dengan harga keelektronegatifan. Jadi jika atom suatu unsur mempunyai keelektronegatifan yang besar, maka afinitasnya juga besar. Hubungan afinitas elektron dengan jari-jari juga identik dengan hubungan keelektronegatifan dengan jari-jari, jadi:

           

            Makin panjang jari-jari atom, makin kecil afinitas elektronnya.

 

 

e. Potensial Ionisasi atau Energi Ionisasi

Potensial ionisasi adalah potensi atau kemampuan melepas elektron diukur dari banyaknya energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron terluar. Karena yang dipergunakan sebagai ukuran adalah energi yang dibutuhkan, maka potensial ionisasi juga lazim disebut energi ionisasi.  Bagaimana hubungannya dengan jari-jari atom ? Jika jari-jari atomnya panjang, maka elektron terluar berada pada jarak yang jauh, sehingga untuk melepasnya dibutuhkan energi yang kecil. Jadi:

 

Makin panjang jari-jari atom makin kecil potensial ionisasi

 

Dari uraian mengenai sifat-sifat di atas maka secara umum dapat disimpulkan bahwa

:

Makin besar jari-jari atom, Kelogamannya makin besar, sedang keelektronegatifan, afinitas elektron dan potensial ionisasi makin kecil.

 

Hati-hati ! Unsur yang potensial ionisasinya besar justru kelogamannya kecil sedang sifat non logamnya yang besar.

 

5. Periodisitas Sifat Unsur

            Dalam tabel periodik unsur, sifat-sifat unsur berubah secara periodik baik dari kiri ke kanan untuk yang seperiode maupun dari atas ke bawah untuk yang segolongan. Sifat seperti ini disebut sifat-sifat periodik unsur atau periodisitas sifat-sifat unsur, yang antara lain meliputi periodisitas jari-jari atom, periodisitas kelogaman, periodisitas afinitas elektron, periodisitas keelektronegatifan, periodisitas potensial ionisasi, titik lebur dan titik didih.

            Telah kita ketahui bahwa sifat-sifat unsur berhubungan dengan jari-jari atomya, maka periodisitas sifat unsur pasti juga berhubungan dengan periodisitas jari-jari. Untuk itu, akan kita akan membahas lebih dahulu mengenai periodisitas jari-jari. Jika periodisitas jari-jari sudah kita kuasai maka periodisitas sifat-sifat yang lain dapat dengan mudah kita tentukan.

 

a. Periodisitas Jari-jari

            Ada dua faktor penentu besarnya jari-jari. Faktor yang pertama adalah banyaknya kulit lintas. Makin banyak kulit lintas elektron, makin besar jari-jari. Jika banyaknya kulit lintas sama, maka yang menjadi penentu adalah tarikan inti. Tarikan inti ditentukan oleh banyaknya proton dalam inti. Makin banyak elektron dalam inti makin kuat tarikan inti.

 

Jari-jari Atom Segolongan

            Atom-atom yang segolongan dari atas ke bawah, nomor periodenya bertambah. Karena nomor periode menentukan banyaknya kulit lintas, maka atom-atom yang segolongan jumlah kulitnya makin banyak jadi jari-jarinya makin besar.

 
   

 

 

Untuk lebih memahami masalah jari-jari atom segolongan, marilah kita lihat ilustrasi kualitatif yang membandingkan unsur-unsur segolongan, misalnya saja antara atom Li dan Na. Atom Li maupun Na keduanya berada dalam golongan yang sama yaitu 1A tetapi periodenya berbeda, yaitu periode 2 untuk Li dan periode 3 untuk Na. Dengan demikian, Li mempunyai 2 kulit sedang Na mempunyai 3 kulit. Secara kualitatif Li dengan 2 kulit dan Na dengan 3 kulit, dapat digambarkan sebagai berikut:

 

               
     
     
         
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tampak dari ilustrasi di atas bahwa jari-jari atom dari unsur Na > jari-jari Li.

 

Jari-jari Seperiode

            Unsur-unsur yang seperiode mempunyai jumlah kulit lintas yang sama, jadi banyaknya kulit bukan merupakan penentu jari-jari. Faktor penentu jari-jari untuk unsur-unsur yang seperiode adalah jumlah proton dalam inti atau nomor atom. Unsur seperiode dari kiri ke kanan, nomor atomnya makin besar, jadi jumlah proton makin banyak dan tarikan inti makin kuat sehingga bola lintasan mengempis dan jarak kulit lintas makin pendek. Dari uraian tersebut disimpulkan bahwa:

 
   

 

Jari-jari ion positif

            Kita akan membandingkan jari-jari atom dengan jari-jari ion positif yang bersangkutan. Misalnya antara Na dengan Na+. Atom Na dengan nomor atom 11, mempunyai 3 kulit, sedang Na+ hanya mempunyai 2 kulit, Mengapa ? Ion Na+ adalah Na yang melepas 1 elektron terluar. Jika 1 elektron terluar lepas, maka elektron Na yang semula 11, tinggal 10. Jika elektronnya tinggal 10, maka hanya dibutuhkan dua kulit dengan masing-masing terisi penuh. Karena Na mempunyai 3 kulit sedang Na+ hanya mempunyai 2 kulit maka jari-jari Na lebih besar dari pada jari-jari Na+. Secara umum dapat disimpulkan bahwa:

 
 

Jari-jari ion Positif, lebih kecil dari pada jari-jari atom unsur asalnya

 

 

 

 

 

Jari-jari ion Negatif

            Sebagai ilustrasi, kita akan mengambil Cl dan Cl sebagai contoh. Atom Cl dengan nomor atom 17, mempunyai 3 kulit, dan Cl yang berasal dari atom Cl yang menangkap 1 elektron juga mempunyai 3 kulit. Mengapa dengan menangkap sebuah elektron, kulitnya tidak bertambah? Ini terjadi karena kulit terluar Cl belum maksimum, sehingga ketika Cl menangkap sebuah elektron lagi ia tidak perlu menambah kulit baru. Karena jumlah kulitnya sama maka penentunya tarikan inti terhadap elektron. Atom Cl mempunyai 17 proton yang menarik 17 elektron. Sementara itu, Cl  yang protonnya juga 17 harus menarik elektron sebanyak 18. Tentu saja tarikan inti pada atom Cl lebih kuat dari pada tarikan inti Cl. Dengan mudah dapat disimpulkan bahwa jari-jari atom Cl lebih kecil dari pada jari-jari ion Cl atau jari-jari Cl lebih besar dari pada jari-jari atom Cl sehingga secara umum dapat dinyatakan bahwa:

 
 

Jari-jari ion negatif lebih besar dari pada jari-jari atom unsur asalnya

 

 

 

 

 

 

 

Contoh:

Diketahui atom/ ion sebagai berikut: 19K  ; 20Ca ; 20Ca++ dan 17Cl. Urutkan atom atau ion tersebut mulai dari yang jari-jarinya paling kecil.

Jawab:

Konfigurasi 19K ( 19 elektron ) = 2 ; 8 ; 8 ; 1 = 4 kulit

Konfigurasi 20Ca ( 20 elektron ) = 2 ; 8 ; 8 ; 2 = 4 kulit

Konfigurasi 20Ca++ ( 18 elektron ) = 2 ; 8 ; 8  = 3 kulit

Konfigurasi 17Cl ( 18 elektron ) = 2 ; 8 ; 8  = 3 kulit

Dari fakta jumlah kulit maka K dan Ca pasti lebih besar dari pada Ca++ dan Cl.

Sekarang kita bandingkan K dan Ca. Karena jumlah kulitnya sama tetapi protonnya Ca lebih banyak maka jari-jari Ca < jari-jari K.

Selanjutnya kita bandingkan Ca++ dan Cl. Karena jumlah kulitnya sama tetapi protonnya Ca++ lebih banyak maka jari-jari Ca++ < jari-jari Cl.

Jadi urutannya dari yang jari-jarinya paling kecil adalah:

Ca++  ;  Cl   ;   Ca   ;   K

 

 

 

 

b. Periodisitas Sifat-Sifat yang lain

Telah kita ketahui bahwa:

1) jari-jari atom unsur-unsur segolongan dari atas ke bawah makin besar sedang jari-jari atom unsur-unsur seperiode dari kiri ke kanan

2) makin besar jari, kelogaman makin besar sedang keelektronegatifan, afinitas elektron dan potensial ionisasinya makin kecil.

Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa, untuk:

Unsur-unsur yang segolongan dari atas ke bawah:

kelogamannya makin besar

keelektronegatifannya makin kecil

afinitas elektronnya makin kecil

potensial ionisasinya makin kecil

    Sedang unsur-unsur yang seperiode dari kiri ke kanan:

kelogamannya makin kecil

keelektronegatifannya makin besar

afinitas elektronnya makin besar

potensial ionisasinya makin besar

 

 

c. Kereaktifan Unsur-unsur

            Kereaktifan suatu unsur ditentukan oleh jenis unsurnya. Unsur logam akan reaktif jika mudah melepas elektron sedang non logam sebaliknya, ia akan reaktif jika mudah menangkap elektron. Dengan demikian Logam paling reaktif terletak di paling kiri bawah ( golongan 1A paling bawah ) sedang untuk non logam unsur paling reaktifnya terletak di paling kanan atas (7A paling atas)

Dalam satu periode kereaktifan logam menurun tetapi kereaktifan non logam justru naik, sebaliknya dalam satu golongan, kereaktifan logam naik sedang kereaktifan

 

 

 

d. Rangkuman Periodisitas Sifat Unsur

Bertolak dari segenap uraian mengenai periodisitas unsur, dapat kita buat tabel sebagai berikut:

Rangkuman Periodisitas Sifat Unsur

 

Sifat Periodik

Segolongan dari atas

Seperiode dari Kiri

Jari-jari

makin besar

Makin kecil

Kelogaman / kereaktifan logam

makin besar

makin kecil

Kenonlogaman / kereaktifan non logam

makin kecil

makin besar

Keelektronegatifan

makin kecil

makin besar

Afinitas elektron

makin kecil

makin besar

Potensial Ionisasi

makin kecil

makin besar

Kereaktifan

 

 

 

 

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s